上海
撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
近日，南京農業(yè)大學的一項研究登上了Cell Press頭條。
該論文以：Evolution of protein domains and protein domain combinations provides insights into the origin and diversification of land plants 為題，2025 年 12 月 29 日在線發(fā)表于 Cell 子刊 Cell Genomics 上。南京農業(yè)大學薛佳宇副教授、Yves Van de Peer教授及根特大學Li Zhen為論文共同通訊作者。
雖然基因是DNA水平上的基本基因組單位，但在蛋白質水平上，蛋白質結構域（由保守的氨基酸序列組成）才是決定功能的基本單位。目前公認的結構域被認為源自古老的單外顯子基因。一個結構域可以構成單獨的蛋白質，和/或與其他結構域結合形成包含多個結構域的嵌合蛋白，從而通過結構域重排，不同的結構域組合使多種蛋白質功能得以進化。
在這項研究中，研究團隊從涵蓋所有主要植物譜系的 446 個基因組中識別出了所有的蛋白質結構域及結構域組合。研究團隊在陸生植物中發(fā)現(xiàn)的結構域和結構域組合比在藻類中發(fā)現(xiàn)的多。在輪藻植物早期進化過程中獲得了許多新穎的“核心”蛋白質結構域，極大地豐富了基因組工具包，使植物能夠從單細胞組織向多細胞組織轉變，并適應陸地生活。
在征服陸地之后，陸生植物中祖先核心結構域的數(shù)量持續(xù)減少；相反，獲得的非核心結構域數(shù)量不斷增加，再加上結構域重組活動的增強，產生了各種新的結構域組合，從而擴大了蛋白質的多樣性。
研究團隊推測，失去現(xiàn)有的遺傳元件（核心結構域）并非總是有害的，因為這可能會減少物種的進化限制，為生物創(chuàng)新（物種形成）和適應不斷變化的環(huán)境鋪平道路。
該研究的亮點：
對 446 種植物基因組的比較分析揭示了結構域進化模式；
早期密集的結構域獲得豐富了植物陸地適應的遺傳工具包；
核心結構域的持續(xù)丟失可能釋放了現(xiàn)有的進化限制；
非核心結構域的獲得和結構域重排擴大了陸生植物蛋白質的多樣性。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell-genomics/fulltext/S2666-979X(25)00363-5
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